Αρχική Σελίδα > Η ΧΗΜΕΙΑ ΣΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟ > Το Ανθρώπινο Νευρικό Σύστημα > Το Ανθρώπινο Νευρικό Σύστημα. Μέρος Έβδομο: Η λειτουργία του Ανθρώπινου Εγκεφάλου. Από τα Νευρικά Ερεθίσματα στην Γνωστική Λειτουργία

Το Ανθρώπινο Νευρικό Σύστημα. Μέρος Έβδομο: Η λειτουργία του Ανθρώπινου Εγκεφάλου. Από τα Νευρικά Ερεθίσματα στην Γνωστική Λειτουργία

της Δήμητρας Σπανού Χημικού

ἄνδρα μοι ἔννεπε, μοῦσα, πολύτροπον, ὃς μάλα πολλὰ
πλάγχθη, ἐπεὶ Τροίης ἱερὸν πτολίεθρον ἔπερσεν·
πολλῶν δ᾽ ἀνθρώπων ἴδεν ἄστεα καὶ νόον ἔγνω,

πολλὰ δ᾽ ὅ γ᾽ ἐν πόντῳ πάθεν ἄλγεα ὃν κατὰ θυμόν

ἀρνύμενος ἥν τε ψυχὴν καὶ νόστον ἑταίρων....

α Ομήρου Οδήσσεια

Τον άντρα τον πολύτροπο πες μου, θεά, που χρόνια
παράδερνε, σαν πάτησε της Τροίας τ’ άγιο κάστρο,
κι ανθρώπων γνώρισε πολλών τους τόπους και τη γνώμη
κι έπαθε πλήθος συμφορές στα πέλαγα, ζητώντας
πώς στην πατρίδα του άβλαβος να πάει με τους συντρόφους.

μετάφραση Ζήσιμου Σίδερη

Γνωστική Λειτουργία: Διεργασίες κατά τις οποίες η αισθητική πληροφορία, μετασχηματίζεται, ανάγεται, συνδιάζεται, αποθηκεύεται, ανακαλείται.

Νόηση: Σύνολο των λειτουργιών που εκτελεί ο εγκέφαλος

Εγκέφαλος: Όργανο επεργασίας πληροφοριών που έγινε ισχυρό, χάρις στην πολυπλοκότητά του

Το κομμάτιασμα της πληροφορίας

Οι υποδοχείς των ερεθισμάτων οπτικοί, ακουστικοί, αφής κ.α. δεν αποστέλουν το σύνολο της πληροφορίας που δέχονται (πάντα βέβαια μετασχηματισμένη σε ηλεκτρικό σήμα), με έναν μόνο νευρώνα. Την αναλύουν- αποικοδομούν και μεταφέρουν ποσότητες αυτής με συγκεκριμένες οδούς σε συγκεκριμένα σημεία του εγεφάλου (παράληλλη μεταφορά).

Παρ όλα αυτά εμείς έχουμε μια ενοποιημένη αντίληψη για τα εκάστοτε ερεθίσματα, που είναι προφανώς, μια αντιληπτική απάτη.

Κανείς δεν μπορεί να πιστέψει πως στις εικόνες που βλέπουμε το χρώμα το φως και η κίνηση φτάνουν από το οπτικό κύτταρο σε συγκεκριμένες περιοχές στον εγέφαλό μας σαν ξεχωριστές πληροφορίες.

οι νευρώνες του προσάγουν πληροφορίες από την περιφέρεια προς το κεντρικό νευρικό

Οι διεργασίες που δίνουν αυτό που τελικά βλέπουμε ή ακούμε ή αισθανόμαστε, είναι το αποτέλεσμα ενός από πρώτα στάδια της επεξεργασίας των νευρικών παλμών- πληροφοριών που καταφθάνουν στον εγκέφαλο

Η συμπεριφορά μας είναι η ολοκλήρωση του σήματος- πληροφορίας μέσα στα νευρωνικά δίκτυα του εγκεφάλου

Ενώ στο Περιφεριακό Νευρικό Σύστημα οι συνδέσεις των νευρώνων είναι μια προς μια και μόνο στα γάγγλια έχουμε συνάντηση περισσότερων νευρώνων ταυτόχρονα, εδώ στον εγκέφαλο έχουμε πολλαπλές συνδέσεις νευρώνων μεταξύ τους. Κάθε νευρώνας από τους 10¹¹ κάνει 1000 και πάνω συνδέσεις με άλλα γειτονικά κύτταρα. Στις συνδέσεις αυτές μπορεί να διαφέρει ο τρόπος , από ανθρωπο σε άνθρωπο, ή και να επηρεάζονται από διάφορους παράγοντες όπως η δραστηριότητες η μάθηση η διατροφή το περιβάλλον κ.λ.π. ή και να αλλάζουν και κατά την διάρκεια της ζωής του ανθρώπου.

Η δραστηριότητα των διασυνδεδεμένων νευρώνων (οι διαδρομές που ακολουθούν τα νευρικά μυνήματα και ο τρόπος που γίνεται αυτό)

είναι αυτό που συνδυάζεται και προκαλεί την συμπεριφορά των ανθρώπων.

Αυτό αποτελεί το αντικείμενο μιας πολύ καινούργιας επιστήμης που είναι:

Η γνωστική νευροεπιστήμη

Η γένηση της Θεάς Αθηνάς από το κεφάλι του Δία

Εξετάζονται η Αντίληψη, η Δράση, το Συναίσθημα, η Γλώσσα, η Μάθηση, η Μνήμη

(Πάντα από την οπτική των νευρωνικών κυκλωμάτων και της δράσης τους)

Μια γνωριμία με ορισμένες περιοχές του εγκεφάλου που σχετίζονται με τις αισθήσεις μας

Θα συναντήσουμε παρακάτω την έννοια και ορολογία της εσωτερικής αντιπροσώπευσης. Δηλαδή τον συσχετισμό κάθε αντιληπτικής ή κινητικής ενέργειας με έναν χαρακτηριστικό τύπο νευρωνικής δραστηριότητας (τρόπο) σε ένα συγκεκριμένο σύνολο διασυνδεομένων κυττάρων (τόπο) που έτσι αποταμιεύουν πληροφορίες σχετικά με την αντίληψη και την δράση και σε ανώτερες διεργασίες για να τις χρησιμοποιούν εν νέου, εάν χρειάζεται, στην αντίληψη και τη δράση.

Από το 1960-70 έγινε μια μεγάλη προόδος στις μεθόδους απεικόνισης του εγκεφάλου, με στόχο να χαρτογραφηθούν στοιχεία της γνωστικής λειτουργίας σε συγκεκριμένα νευρονικά συστήματα.

Ετσι βρέθηκε ότι σε κάθε περιοχή του φλοιού του εγκεφάλου, υπαρχει και η αντιπροσώπευση κάθε ενός τμήματος από το σώμα.

Χάρτης της νευρικής αντιπροσώπευσης του σώματος στον σωματοαισθητικό φλοιό του εγκεφάλου (Renfield)

Παρά το ότι οι αρχικές περιοχές-κέντρα στα οποία καταφθάνουν τα εξωτερικά ερεθίσματα, βρίσκονται σε κάποια πιο εσωτερικά σημεία του εγκεφάλου, οι νευρικές ώσεις- ερεθίσματα, στη συνέχεια, προωθούνται σε περιοχές πιο εξωτερικές στον φλοιό του εγκεφάλου.

Η δομή του εγκεφάλου με τις αναδιπλώσεις που έχει δίνει μεγάλα περιθώρια στην εύρεση περιοχών καταγραφής σε διάφορα επίπεδα

Εκτός από τον χάρτη σωματοαισθητικής αντιπροσώπευσης που δόθηκε αρχικά και βλέπουμε πιο πάνω, αργότερα ανακαλήφθησαν τέσσερις τέτοιοι πλήρεις χάρτες -αντιπροσωπεύσεις του σώματος στον φλοιά του εγκεφάλου, για κάθε υποκατηγορία αίσθησης (πεδία Bodman)

Για παράδειγμα στο σωματοαισθητικό πεδίο, για απλές απτικές και ιδιοδεκτικές πληροφορίες έχουμε το πεδίο3α, για απλές πληροφορίες για μύες και αρθρώσεις το πεδίο3β. Στη συνέχεια για περεταίρω επεξεργασία σε αισθητικές για το δέρμα το πεδίο1 και για πιο σύνθετες πληροφορίες για μύες και αρθρώσεις (μέγεθος, σχήμα αντικειμένου) το πεδίο 2

Οι οπτικές πληροφορίες καταφθάνουν αρχικά στο οπτικό κέντρο που βρίσκεται στο πίσω μέρος του εγκεφάλου, στην συνέχεια με νευρικές ίνες από το πρωτοταγές αυτό οπτικό κέντρο προωθούνται στην περιοχή BROCA. Οι ακουστικές αντίστοιχα στο ακουστικό κέντρο προωθούνται στην περιοχή Wernicke

Υπάρχει συνεργασία και ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ των δυο περιοχών για παραγωγή λόγου (γλώσσα)

Ο φλοιός στην διάρκεια της εξέλιξης του εγκεφάλου αναπτύχθηκε ταχύτερα από το κρανίο κι αυτό προκάλεσε το ζάρωμα , την πτύχωση και ελικοειδή δομή του. Ο επιφανειακός φλοιός διαιρείται σε 4 λοβούς βρεγματικό, μετωπιαίο, ινιακό, κροταφικό ανάλογα με τα υπερκείμενα οστά.

Υπάρχουν όμως και εσωτερικές περιοχές του φλοιού που δεν βγαίνουν στην επιφάνεια όπως ο στεφανιαίος ( έσω τμήματα του μετωπιαίου, βρεγματικού και κροταφικού) . Εδώ οι νευρώνες σχηματίζουν σύνθετα κυκλώματα - τόπος για μάθηση, μνήμη και συναίσθημα.

Γενικότερα περιοχές που χαρακτηρίζονται σαν πρωτοταγείς , δέχονται πληροφορίες από περιφεριακόυς αισθητικούς νευρώνες.

Χρησιμοποιείται διαφορετική θέση του φλοιού ( πρωτοταγής περιοχή ) για κάθε είδος πληροφορίας.

Για την όραση στον οπίσθιο πόλο του ινιακού λοβού , για την ακοή στον κροταφικό λοβό , για σωματοαισθητικά ερεθίσματα στην μεσοκεντρική έλικα και πολύ κοντά για την κίνηση.

Οι πρωτοταγείς αυτές περιοχές περιβάλλονται από δευτεροταγείς και τριτοταγείς αισθητικές και κινητικές περιοχές που ολοκληρώνουν τις πληροφορίες αυτές (ανώτερης τάξης περιοχές)

Οι ανώτερες κινητικές, αποστέλουν πίσω τις επεξεργασμένες σύνθετες πληροφορίες αυτές στην πρωτοταγή κινητική ώστε να ολοκληρωθεί η ανταποκριση με κίνηση

Ακόμα τις περιοχές αυτές (πρωτοταγείς δευτεροταγείς και τριτοταγείς), τις περιβάλλουν άλλες περιοχές, που ονομάζονται συνειρμικές και που η κύρια λειτουργία τους είναι να ολοκληρώνουν τις πληροφορίες τους και να συμμετέχουν στην αντίληψη , την κίνηση, και την κινητοποίηση.

Ο βρεγματο-κροταφικο-ινιακός συνειρμικός φλοιός έχει σχέση με ανώτερες εγκεφαλικές λειτουργίες, που σχετίζονται με την σωματική αισθητικότητα, την ακοή και την όραση, με ότι δηλαδή συνδέονται ο βρεγματικός, κροταφικός και ο ινιακός λοβός αντίστοιχα.

Στις τελευταίες δεκάετίες στην προσπάθεια και στις τεχνικές (τομογραφίες, εκπομπή ποζιτρονίων, μαγνητικός συντονισμός κ.α. ) να συνδεθούν οι δραστηριότητες των επιμέρους κυττάρων με την μελέτη των διεργασιών της αντίληψης και της κίνησης βοήθησαν οι υπολογιστές και έγινε δυνατή η μελέτη πολλών νευρωνικών κυκλωμάτων.

Τα νευρικά σήματα και τα νευρικά κύτταρα

Ένα όμως είναι το αδιαμφισβήτητο συμπέρασμα

Όχι μόνο οι απλές λειτουργίες του εγκεφάλου, αλλά και οι σύνθετες νοητικές λειτουργίες έχουν σχέση με τον τρόπο εκφόρτισης επιμέρους κυττάρων (νευρώνων)

Με την χρήση ή την αχρηστία περιοχών του σώματων περιοχές που αντιπροσωπεύονται στον φλοιό μπορεί να επεκτείνονται ή να συρρικνώνονται. Ακόμα περιοχές του σώματος που λειτουργούν επεκτείνουν την αντιπροσώπευση σε βάρος άλλων περιοχών που δεν λειτουργούν

Σε προχωρημένα στάδια φλοιικής επεξεγασίας συναντάμε κύτταρα με αυξημένες ιδιότητες ανίχνευσης σύνθετων μορφών πληροφορίας.

Οι αισθήσεις συγκλίνουν σε κοινά κύτταρα και οι νευρώνες που κάνουν επεξεργασία σε διαφορετικά επίπεδα γίνονται πιο σύνθετοι και μεγαλώνει επίσης το υποδεκτικό τους πεδίο

Οι συνειρμικές περιοχές του ανθρώπινου εγκεφαλικού φλοιού (χρωματιστές) είναι πιο εκτεταμένες

Η γνωστική λειτουργία και οι συνειρμικοί φλοιοί

Οι μελέτες για τις γνωστικές λειτουργίες προέρχονται πό την μελέτη συνειρμικών περιοχών του φλοιού που επειδή δεν παράγουν εμφανή κινητικά ή αισθητικά αποτελέσματα είναι γνωστές σαν σιωπηλές περιοχές

Μια από αυτές , ο στεφανιαίος συνειρμικός φλοιός (ο ιππόκαμπος και η αμυγδαλή του εγκεφάλου υπάγονται εκεί) είναι σημαντικός για την μνήμη και συντονίζει δράσεις αυτόνομου και ενδοκρινικού)

Ολοκληρώνουν την δράση πρωτοταγών και συνδέουν αισθητικές και κινητικές λειτουργίες. Είναι θέσεις για ανώτερες γνωστικές λειτουργίες, όπως η αντίληψη και η σκέψη. Και άλλες φλοιικές περιοχές - κέντρα επεξεργασίας, θεωρούνται οτι ανήκουν στον συνειρμικό φλοιό.

Εγκέφαλος ανθρώπου και ζώων

Συνειρμική περιοχή σε σωματοαισθητική περιοχή και σε μετωπιαία ζώα και άνθρωπο

Σε ανώτερα ζώα εμφανίζεται αύξηση του συνειρμικού φλοιού με μέγιστο στον άνθρωπο

Μπορούμε να διακρίνουμε τρείς περιοχές που θεωρούνται βασικοί συνειρμικοί φλοιόι του εγκεφάλου

1.Ο προμετωπιαίος συνειρμικός φλοιός: Δυο περιοχές στον μετωπιαίο λοβο, η μια στην εξω- ραχιαία επιφάνιεα και η άλλη στον κονχομετωπιαίο φλοιό. Εκεί γίνεται ο ανώτερος σχεδιασμός κινητικών δράσεων και εκτελέσεων Επηρεάζεται και από τους δυο άλλους τον βρεγματοκροταφικοινιακό και τον στεφανιαίο οι οποίοι του χορηγούν νευρικές ίνες.

2. Ο βρεγματοκροταφοινιακός συνειρμικός φλοιός: Στο οπίσθιο τμήμα του βρεγματικού λοβού. Εκεί γίνεται η ολοκλήρωση των αισθητικών λειτουργιών. Καταφθάνουν πληροφορίες από πρωτοταγείς αισθητικά κέντρα αλλά και από ανώτερης τάξης αισθητικές περιοχές. Επίσης χορηγούναι νευρικές ίνες από τον τρίτο συνείρμικό φλοιό την στεφανιαία συνειρμική περιοχή (που είναι για τις μνήμες και τα συναισθήματα)

3. Στεφανιαίος συνειρμικός φλοιός . Βρίσκεται στην έσω και στην κοιλιακή επιφάνεια του μετωπιαίου λοβού στην έσω επιφάνεια του βρεγματικού και στο πρόσθιο άκρο του κροταφικού. Σχετίζεται με την μνήμη, τα συναισθήματα και την συμπεριφορά

Οι πρωταρχικοί φλοιοί, οι φλοιοί ανώτερης τάξης (χρώμα γκρι) και οι συνειρμικοί

Τα δυο εγκεφαλικά ημισφαίρια

Στην συνέχεια θα δούμε τον ρόλο των δυο ημισφαιρίων του εγκεφάλου και μπορούν να λειτουργήσουν ανεξάρτητα. Όμως τα αποτελέσματα είναι θεαματικά όταν υπάρχει συμμετοχή και επικοινωνία και των δυο ημισφαιρίων διαμέσου των ινών που τα συνδέουν.

Οι βασικές διεργασίες όπως η αισθητική ανάλυση, η μνήμη , η μάθηση και οι υπολογισμοί, που είναι δυνατόν να εκτελεστούν και από τα δυο ημισφαίρια.

Γενικά όμως το ημισφαίριο που ελέγχει την επικρατούσα πλευρά (αντίθετη) - συνήθως το αριστερό-, είναι υπεύθυνο για τον λόγο, την σύνθετη σκέψη και την ανάλυση

Το δεξιό ημισφαίριο είναι υπεύθυνο, για μη λεκτικές διεργασίες, για νοερή απεικόνηση, για αναγνώριση προσώπων και εκφράσεων,

Τα δυο εγκεφαλικά ημισφαίρια έχουν διαφορετικές γνωστικές ικανότητες

Τα δυο ημισφαίρια μπορεί να μην είναι εντελώς συμμετρικά, και αυτή η ασυμμετρία μπορεί να διαφέρει επίσης και από ανδρα σε γυναίκα.

αλλά και στον ρυθμό ωρίμανσης των γνωστικών λειτουργιών.

Η πλαστικότητα του εγκεφάλου, δηλαδή η ιδιότητα- ικανότητα για αλλαγή των συνδέσεων στα νευρικά κυκλώματα (άρα και συμπεριφοράς) εμφανίζεται και εδώ .

ΑΝΔΡΙΚΟΣ ΚΑΙ ΓΥΝΑΙΚΕΙΟΣ ΕΓΚΕΦΑΛΟΣ

Σε ορισμένες περιπτώσεις μπορούν να μεταγραφούν πληροφορίες από το ένα ημισφαίριο στο άλλο (για παράδειγμα έπειτα από βλάβη).

Αυτή η ιδιότητα , φαίνεται να είναι πάλι , μεγαλύτερη στην γυναίκα παρά στον άνδρα

Αυτή η πλαστικότητα του εγκεφάλου, δεν είναι μόνο γνωστή -πριν την ανακαλύψει η νευροφυσιολογία-, είναι ίσως η αιτία για το αιώνιο θέμα της γοητείας και της αντιδικίας ανάμεσα στα δυο φύλα που έχει απασχολήσει τις λαική παράδοση αλλά και τους διανοούμενους όλων ων εποχών

για ψεύτρες, άστατες και δίγνωμες γυναίκες

που δεν χρειάζεται ούτε καν να διαφωνείς μαζύ τους

Γιατί να διαφωνείς με μια γυναίκα; Είναι τόσο πιο απλό να περιμένεις ν’ αλλάξει γνώμη. Jean Anouilh

όσο για την μεγαλύτερη ασυμμετρία των δύο ημισφαιρίων που παρατηρείται

στην ενήλικη γυναίκα σε σχέση με τον από τον άνδρα

Η συγκριτική απεικόνιση -μια από τις μεγαλύτερες που έχουν γίνει ποτέ μεταξύ των δύο φύλων- έδειξε ότι στον εγκέφαλο των ανδρών υπάρχουν περισσότερες νευρικές συνάψεις μεταξύ του πρόσθιου και του οπίσθιου λοβού του εγκεφάλου. Αυτό σημαίνει ότι ο ανδρικός εγκέφαλος είναι δομημένος έτσι ώστε να διευκολύνει τη διασύνδεση ανάμεσα στην αντίληψη και στη συντονισμένη δράση των κινήσεων.

Από την άλλη, ο εγκέφαλος των γυναικών έχει σαφώς μεγαλύτερη «καλωδίωση» μεταξύ του αριστερού και του δεξιού ημισφαιρίου, πράγμα που διευκολύνει την επικοινωνία ανάμεσα στη λογική ανάλυση και στη διαίσθηση.